架构笔记：负载均衡SLB，互联网架构大剖析

前言

此篇是读公众号有感所写，写的过程也是学习和整理。但是作为初学者，难免有疏漏，这里也请各位斧正。

关于负载均衡

关于负载均衡，其实在网上有许多的定义。而作为云计算的从业者，最经常接触到的就是云负载均衡SLB，我总结了两个特点和作用：分流和灾备；
负载均衡（Load Balance）是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，将请求/数据均匀分摊到多个操作单元上执行，负载均衡的关键在于 分发 ！！！
各种负载均衡的算法，也都是为了满足这个分发二字；

常见互联网slb方案

根据上图，可以分为：

• 客户端层
• 反向代理层
• 站点层
• 服务层
• 数据层

根据请求的自顶向下，每一层上游请求可以调用多个下游服务。根据负载均衡的调度算法，将请求分发给下层的服务。

第一层：客户端到反向代理层

客户端-》反向代理层的负载均衡。这里主要是通过 ”DNS轮询“实现。

通俗来讲，即DNS-server对于一个域名设置多个解析IP（这里指负载均衡的IP），这里的主要的算法是利用了”轮询算法。

第二层：反向代理层到站点层

反向代理，即将客户端的请求转发到服务器上，然后服务器返回的结果转发给客户端。
反向代理层到站点层的负载均衡主要是通过”nginx“本身实现（七层转发），nginx是泛指反向代理，但是也是应用最广泛的反向代理服务器。

而转发的规则（算法），主要是通过修改nginx.conf的配置文件实现：
这里介绍主要几种算法：

1. 请求轮询
2. 最少连接数
3. 加权

画外音：站点层可以存储session，但强烈不建议这么做，站点层无状态是分布式架构设计的基本原则之一，session最好放到数据层存储。

第三层：站点层到服务层

服务层也叫中间层，通过增加抽象，解耦两个交互的逻辑关系。服务层只提供有限的通用接口，理论上服务集群能够提供无限性能，性能出现瓶颈，服务层一处集中优化

站点层到服务层的负载均衡，是通过“服务连接池”实现的。
上游连接池会建立与下游服务多个连接，每次请求会“随机”选取连接来访问下游服务。除了负载均衡，服务连接池还能够实现***故障转移、超时处理、限流限速、ID串行化***等诸多功能。

第四层：访问数据层

在数据量很大的情况下，由于数据层（db/cache）涉及数据的水平切分，所以数据层的负载均衡更为复杂一些，它分为“数据的均衡”，与“请求的均衡”。

数据的均衡

数据的均衡是指：水平切分后的每个服务（db/cache），数据量是均匀的。

请求的均衡

请求的均衡是指：水平切分后的每个服务（db/cache），请求量是均匀的。

同时，根据水平切分的方式，主要又分为range水平切分和ID哈希水平切分。

range水平切分

每一个数据服务，存储一定范围的数据：

• user0服务：存储uid范围1-1kw
• user1服务：存储uid范围1kw-2kw

优点：

• 规则简单，service只需判断一下uid范围就能路由到对应的存储服务
• 数据均衡性较好
• 比较容易扩展，可以随时加一个uid[2kw,3kw]的数据服务

不足：

• 请求的负载不一定均衡，一般来说，新注册的用户会比老用户更活跃，大range的服务请求压力会更大

id哈希水平切分

每一个数据服务，存储某个key值hash后的部分数据：
user0服务：存储偶数uid数据
user1服务：存储奇数uid数据

优点：

• 规则简单，service只需对uid进行hash能路由到对应的存储服务
• 数据均衡性较好
• 请求均匀性较好

不足：

• 不容易扩展，扩展一个数据服务，hash方法改变时候，可能需要进行数据迁移

总结

负载均衡（Load Balance）是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，将请求/数据均匀分摊到多个操作单元上执行，其的关键在于均匀：

• 反向代理层的负载均衡，是通过“DNS轮询”实现的
• 站点层的负载均衡，是通过“nginx”实现的
• 服务层的负载均衡，是通过“服务连接池”实现的
• 数据层的负载均衡，要考虑“数据的均衡”与“请求的均衡”两个点，常见的方式有“按照范围水平切分”与“hash水平切分”

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